[發明專利]一種多層微棱鏡波導結構近眼顯示視頻眼鏡

在審

• 申請號: 201810045747.7
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN107991778A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 舒新煒;董若;劉暉
• 申請（專利權）人: 上海渺視光學科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及增強現實技術領域，尤其涉及一種多層微棱鏡波導結構近眼顯示視頻眼鏡。

背景技術

增強現實技術(Augmented Reality，簡稱AR)，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。這種技術1990年提出。隨著隨身電子產品CPU運算能力的提升，預期增強現實的用途將會越來越廣。

增強現實眼鏡(AR眼鏡)是增強現實技術一種重要表現手段。現有技術中有多種光學方案覺可以不同程度上實現增強現實的顯示效果。

光波導方案就是其中的一種光學方案。光波導(optical waveguide)是引導光波在其中傳播的介質裝置，又稱介質光波導。光波導由光透明介質(如石英玻璃)構成的傳輸光頻電磁波的導行結構。光波導的傳輸原理不同于金屬封閉波導，在不同折射率的介質分界面上，電磁波的全反射現象使光波局限在波導及其周圍有限區域內傳播。光波導的橫向尺寸比光的波長大很多時，光的波動性所產生的衍射現象一般可略去不計，可用幾何光學定律來處理光在其中的傳播問題。如集成光波導和階躍折射率光纖中，都是利用入射角大于臨界角使光在邊界上發生全反射，結果光便沿折線路徑在其中傳播。梯度折射率光纖中，則利用光逐漸往折射率大的方向彎曲的規律，使光線沿曲線路徑在其中傳播。

我公司16年申過專利號CN201620380830.6的專利，就涉及該領域，但該專利在實施的過程中存在眼動范圍較小、整體光學體積過大等缺點，對AR眼鏡整機的布局造成了影響，不宜作為新的AR眼鏡的實施方案。

我公司在16年申請的專利號CN201620376387.5的專利中，披露了一種近眼顯示波導陣列視頻眼鏡的結構，其中縱向波導陣列基片可以很好的達成縱向視野的擴展，但橫向波導陣列基片在實施中還是有一些不足，本案中縱向棱鏡的結構與專利號CN201620376387.5中縱向波導陣列基片的結構相同。

目前對于光學器件表面光潔度采用的標準為ISO 10110標準。

發明內容

本發明要解決的問題是：提供一種多層微棱鏡波導結構近眼顯示視頻眼鏡。

本發明的技術方案如下：一種多層微棱鏡波導結構近眼顯示視頻眼鏡，包括顯示器、微結構波導基板、投影鏡頭和縱向棱鏡；所述投影鏡頭遠離縱向棱鏡的一端面向顯示器，所述顯示器所發出的光束依次通過所述投影鏡頭、縱向棱鏡、微結構波導基板進入人眼；所述投影鏡頭用于對所述顯示器所發出的光束進行放大，其特征在于：

所述微結構波導基板用于對在波導基板內傳輸的光束進行反射和分束，即通過微棱鏡結構增加了人眼所能觀測到的區域；所述微結構波導基板包括由光學樹脂一體成型的主體部分，其表面的光潔度滿足ISO 10110標準的要求，所述主體表面設有入射面、頂面、底面和若干樹脂補償層，任一所述樹脂補償層下均設有微結構面，且樹脂補償層的外表面與頂面處于相同的水平面；所述入射面為主體表面的一段平面；頂面所在的平面與入射面所在的平面之間的夾角A在20-90°之間；所述的底面所在的平面與頂面所在的表面平行；

任一所述微結構面為主體表面內陷的一個面，微結構面所在的平面與頂面和底面所在的平面均平行；所述微結構面由若干相同的微結構單元構成，任一所述微結構單元均包括第一微結構單元面和第二微結構單元面，所述第一微結構單元面和第二微結構單元面表面均為平面，其表面的光潔度均滿足ISO 10110標準的要求。

進一步，所述顯示器為OLDE或LCOS。

進一步，所述顯示器一側還設有用于固定所述顯示器的顯示器固定裝置。

進一步，所述投影鏡頭為一個凸透鏡或若干個凸透鏡和凹透鏡組成的透鏡組；所述投影鏡頭的焦距為15mm-1000mm之間的任一值，所述凸透鏡或透鏡組中透鏡的面型可以為球面、非球面或自由曲面。

進一步，所述主體由光學樹脂構成，其射射率1.45-1.7之間，阿貝數在20-60之間；所述入射面的尺寸L1在1mm-30mm之間，頂面的尺寸L2在3mm-30mm之間，底面的尺寸L3在3mm-50mm之間，底面與頂面的距離D1在1mm與10mm之間；所述樹脂補償層的尺寸L5在1mm-30mm之間，樹脂補償層的最小厚度D2在0.05mm-2mm之間；所述第一微結構單元面的尺寸L4在5μm-1mm之間。